图像采集设备、图像采集方法以及计算机程序技术

本发明专利技术涉及图像采集设备、图像采集方法以及计算机程序，该图像采集设备包括光学系统、成像装置、移动控制器、以及多重曝光处理单元。光学系统包括用于放大成像目标的一部分的物镜。成像装置能执行所有像素同时曝光并且被配置为对由所述光学系统放大的部分进行成像。该移动控制器被配置为在成像目标的该部分的厚度方向上移动所述物镜的焦点。该多重曝光处理单元被配置为在多个位置处执行成像装置的多重曝光，使得针对由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围，而获得覆盖每个范围的平均图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种通过使用显微镜采集图像的图像采集设备，以及涉及一种图像采集方法和一种计算机程序。
技术介绍
在病理学诊断中，使用了生物样本的高分辨率图像。这种高分辨率图像是通过以预定的放大倍率放大诸如组织切片的生物样本来获得的。针对这一点，提出了一种显微镜设备，其将放置有生物样本的区域划分为多个小区域、以预定的放大倍率放大多个小区域、 然后对这些区域成像以采集分割的图像以及将多个分隔的图像彼此结合，以生成生物样本的高分辨率图像。此外，生物样本的某一区域在间隔几μ m的多个焦点位置处成像，因此可看到由此获得的图像。由显微镜在不同的焦点位置状态下捕获的图像组被称作“Z堆叠(Z stack)”(例如，参见日本专利申请公开第2008-500643号)。
技术实现思路
例如，当厚度为10 μ m的生物样本在焦点位置之间以I μ m间隔成像时，需执行十次成像。换句话说，一个小区域需要十张图像。此外，在采用的焦点深度为Iym的光学系统的情况下，担心当间距大约为Iym时可能会漏看观察目标。为此，提出了许多建议，即合适的间隔为O. 5μ m以下。然而，随着焦点位置之间的间隔变短，组成一个Z堆叠的图像数据的总大小将增加。此外，对应于一个生物样本的数据的总大小将变大。这将由于包含在显微镜装置中的存储由该装置捕获的图像数据的诸如HDD (硬盘驱动器)的存储器的更新周期太短，而导致维护管理变得麻烦，并且由于诸如从显微镜装置至数据存储装置的数据传输以及开发过程的瓶颈而导致成像速度变慢。鉴于以上说明的情况，期望提供能改进有效性并方便用户的一种图像采集设备、 图像采集方法以及计算机程序。根据本专利技术的实施方式，提供了一种图像采集设备，包括光学系统，包括用于放大成像目标的部分；成像装置，能执行所有像素同时曝光并且被配置为对由光学系统放大的部分成像；移动控制器，被配置为在成像目标部分的厚度方向上移动物镜的焦点；以及多个曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行成像装置的多重曝光，使得针对由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围，可获得覆盖每个范围的平均图像。该范围可以是小于等于光学系统的焦点深度乘以曝光的重数获得的值的长度。该多重曝光处理单元可在物镜的焦点位置移动的同时执行成像装置的多重曝光。该多重曝光处理单元可横跨多个位置使成像装置连续曝光。在每个范围中连续曝光的多个位置可连续位于每个范围中。根据本专利技术的另一实施方式，本文提供了一种图像采集方法，包括 通过移动控制器在观察目标部分的厚度方向上移动物镜的焦点；由多重曝光处理单元在多个位置处执行成像装置的多重曝光，使得在由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围中获得覆盖每个范围的平均图像。根据本专利技术的又一实施方式，本文提供了一种使控制显微镜的计算机运行的程序，该显微镜包括光学系统，该光学系统包括用于放大成像目标的一部分的物镜，以及成像装置，能够执行所有像素同时曝光，并被配置为对由光学系统放大的部分进行成像，该程序使计算机作为以下装置操作移动控制器，被配置为在成像目标的一部分的厚度方向上移动物镜的焦点；以及多重曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行成像装置的多重曝光， 使得在由焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围中，获得覆盖每个范围的平均图像。如以上说明，根据本专利技术，能够提高效率并方便用户。如附图中示出的，根据本专利技术的最佳形式的实施方式的以下详细描述，本专利技术的这些和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见。附图说明图1是示出了典型的Z堆叠成像方法的示图2是示出了根据本专利技术实施方式的成像方法的示图3是示出了根据本专利技术第一实施方式的图像采集设备的结构的框图4是示出了图3所示的图像采集设备中的数据处理单元的硬件结构的框图5是示出了图4中所示的数据处理单元的功能结构的框图6是示出了将要由图3中所示的图像采集设备成像的区域的示图7是示出了图3中所示的图像采集设备的各个单元在由图像采集设备进行Z堆叠成像时的操作的时序图8是示出了由根据第一实施方式的图像采集设备获取的Z堆叠与用于对比的典型Z堆叠的示图9是示出了 Z堆叠、平均图像与图6中示出的待成像的区域的固定焦点图像之间的关系的不图10是示出了平均图像和用于对比的固定焦点图像的示图11是示出了波长为540nm的绿光图像的一般散焦特性的曲线图12是示出了 4μπι范围中的平均图像的散焦特性的曲线图13是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例I的时序图图14是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例2的时序图图15是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例3的时序图；以及图16是示出了在Z堆叠成像时的操作的修改例4的时序图。具体实施方式以下将参考附图对本专利技术的实施方式进行说明。(第一实施方式) (1.根据本实施方式的图像采集设备的概述)图1是示出了典型的Z堆叠成像方法的示图。例如，在诸如细胞涂片(cell smear slide)的较厚生物样本的检验中，在多个焦点位置(Zl、Z2、…Zn)处获取其图像，使得能够发现可能存在于细胞I中的诸如细菌2的观察目标，而不会将其漏看。在多个焦点位置捕获的多个图像被统称为“Z堆叠”。同时，在显微镜的光学系统中使用具有尽可能高(例如，NA=O. 6至O. 8)的数值孔径的物镜。使用具有这种数值孔径范围的物镜的光学系统的焦点深度约为1 μ m。在该情况下，理论上可通过将Z堆叠中的图像之间的间隔设定至I μ m,以获得三维覆盖的整个生物样本，而没有重叠的Z堆叠。然而，为了执行不漏看部分的观察，期望生成在较短间隔下摄取的图像，例如，以O. 5μπι的间隔。然而，随着Z堆叠中的图像之间的间隔变短，Z堆叠中的图像的数量增加，由此其整个数据尺寸变得很大。如果在Z堆叠单元中的数据尺寸增加，则花费较长时间来采集图像，并导致存储图像的存储成本以及包括存储器的更新等的维护管理的成本增加。根据本实施方式的图像采集设备被配置为在多个位置处执行图像装置的多重曝光，使得如图2所示，可获得覆盖每个范围的平均图像，这些范围由在焦点可移动的方向上的位置划分。这里，范围的长度被设定为使用物镜的光学系统的焦点深度乘以曝光的重数所获得的长度， 或被设定为短于该长度。更具体地，例如，根据本实施方式的图像采集设备在多个连续焦点位置(这些焦点位置在参考使用物镜的光学系统的焦点深度而被预设的多个焦点位置(Zl、Ζ2、. . . Zn)中) 处执行成像装置的多重曝光，或横跨多个连续的连续焦点位置连续地执行成像装置的曝光，由此获得平均图像。因此，获得了在其中对观察目标整体成像的Z堆叠，同时Z堆叠中的图像数量减少。以下将详细说明根据本实施方式的图像采集设备。应当注意，在本实施方式中将说明通过在两个连续的焦点位置处执行成像装置的多重曝光获取上述的平均图像的图像采集设备。(2.图像采集设备的结构)图3是示出了根据本实施方式的图像采集设备100的结构的示图；该图像采集设备100包括显微镜10和数据处理单元20。该显微镜10包括镜台11、光学系统12、光源单元13、成像装置14、光源驱动单元 15、镜台驱动单兀16和摄像控制器(camera controller) 17。镜台11具有放置作为成像目标的诸如组织块、细胞、或着色体的生物样本SPL的表面。镜台11被构造为可在平行于表面的方向(X轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像采集设备，包括：光学系统，包括用于放大成像目标的一部分的物镜；成像装置，能够执行所有像素同时曝光，并且被配置为对由所述光学系统放大的所述部分进行成像；移动控制器，被配置为在所述成像目标的所述部分的厚度方向上移动所述物镜的焦点；以及多重曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行所述成像装置的多重曝光，使得针对由所述焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围，获得覆盖每个所述范围的平均图像。

【技术特征摘要】
2011.10.05 JP 2011-2207731.ー种图像采集设备，包括 光学系统，包括用于放大成像目标的一部分的物镜； 成像装置，能够执行所有像素同时曝光，并且被配置为对由所述光学系统放大的所述部分进行成像； 移动控制器，被配置为在所述成像目标的所述部分的厚度方向上移动所述物镜的焦点；以及 多重曝光处理单元，被配置为在多个位置处执行所述成像装置的多重曝光，使得针对由所述焦点可移动的方向上的位置所划分的每个范围，获得覆盖每个所述范围的平均图像。2.根据权利要求1所述的图像采集设备，其中， 所述范围的长度小于等于所述光学系统的焦点深度乘以所述曝光的重数获得的值。3.根据权利要求2所述的图像采集设备，其中， 所述多重曝光处理单元在移动所述物镜的焦点位置的同时执行所述成像装置的多重曝光。4.根据权利要求1所述的图像采集设备，其中， 所述多重曝光处理单元跨越所述多个位置使所述成像装置连续地曝光。5.根据权利要求4所述的图像采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：木岛公一朗，成泽龙，铃木文泰，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：